Los biofertilizantes son sustancias que contienen microorganismos vivos y que al aplicarse a semillas, superficies de las plantas, o al suelo directamente, colonizan la rizósfera y hasta el interior de la planta, promoviendo de esta manera su crecimiento mediante la facilitación o el incremento de la disponibilidad de nutrientes y el mejoramiento de la salud vegetal.
Como otras estrategias, los biofertilizantes o bioinoculantes son una aplicación de la biotecnología verde, una tecnología que asegura una mayor productividad biológica, económica y ecológica, sin contaminar el ambiente y que no representa ningún peligro para el hombre.
El fundamento de la acción biofertilizante es hacer más disponibles los nutrientes del suelo a las plantas, facilitando su captura y posterior asimilación. Pero, no solo se trata del incremento en la disponibilidad de nutrientes, sino que, la aplicación de estos productos permite reducir considerablemente las dosis de fertilizantes químicos aplicados, sin afectar el rendimiento de los cultivos, disminuyendo así los problemas ambientales que representan los agroquímicos.
¿Cuáles microorganismos se usan para preparar biofertilizantes?
Los biofertilizantes son preparados principalmente con microorganismos conocidos como PGPR, que en inglés significa plant growth promoting rhizobacteria, pero que comprenden tanto bacterias como hongos benéficos; por lo que cada vez es más común el término MPCV (microorganismos promotores del crecimiento vegetal) para incluir a ambos microorganismos. Estos microorganismos de diversas especies han sido aislados directamente del suelo o desde las raíces de las plantas.
Los MPCV que han sido estudiados comprenden diversos géneros, a saber: Bacillus, Paenibacillus, Pseudomonas, Escherichia, Micrococcus, Staphylococcus, Rhizobium, Bradyrhizobium, Ochobactrum, Serratia, Azospirillum, Azotobacter, Burkholderia, Enterobacter, Beijerinkia, Trichoderma, Penicillium, entre otros.
Para fabricar un biofertilizante es necesario realizar una serie de pruebas fisiológicas, bioquímicas y hasta moleculares a los microorganismos aislados. Estas pruebas deben ser realizadas en laboratorios especializados en el tema, en condiciones de invernadero y campo, para esta forma conocer en términos reales el rango de operatividad y alcance que tenga un biofertilizante en particular.
Por ejemplo, determinar el rango de pH, temperatura y salinidad en el cual crece un microorganismo con potencial como biofertilizante, permitiría saber en qué tipo de suelo y clima puede ser aplicado. Igualmente, conocer sobre cuáles cultivos funciona dicho biofertilizante es fundamental para su aplicación; pues los microorganismos presentan una especificidad de acción con ciertas especies vegetales.
Por ello, no debe aplicarse un biofertilizante sobre un cultivo sobre el cual no haya sido probado, ya que no todos los bioproductos sirven para aplicar en todos los cultivos, debido a que, algunos microorganismos estimulan el crecimiento de ciertos cultivos, pero esos mismos microorganismos pueden inhibir el crecimiento de otras especies de plantas.
Mecanismos de acción biofertilizante
La promoción del crecimiento de las plantas mediada por microorganismos biofertilizantes comprende la conversión de formas no disponibles a formas disponibles o asimilables para las plantas, asegurando así su suministro continuo para el desarrollo y productividad de los cultivos.
Básicamente se trata de incrementar la disponibilidad de nutrientes como nitrógeno, fósforo, potasio, y el hierro. De la misma forma, la producción de fitohormonas por parte de las bacterias es reconocida como un mecanismo biofertilizante.
Fijación de nitrógeno
Las plantas pueden absorber nitrógeno de dos formas: nitrato (NO3–) y amonio (NH4+). El nitrógeno atmosférico necesita ser convertido a una de estas formas disponibles de nitrógeno. Esto puede ocurrir por el proceso de fijación biológica de nitrógeno y por nitrificación.
Los microorganismos que realizan la fijación biológica de nitrógeno pueden ser simbióticos o no simbióticos, y son llamadas bacterias diazotróficas. La fijación de nitrógeno se realiza a través de un complejo enzimático presente en estos microorganismo llamado nitrogenasa, el cual convierte N2 a NH4+.
Disolución de fósforo
La disolución de fósforo ocurre cuando los microorganismos tienen la capacidad de romper el enlace entre grupos fosfatos provenientes de compuestos minerales (fósforo inorgánico), mientras que la mineralización ocurre a partir de compuestos de origen orgánico.
Para esto, los microorganismos liberan ácidos orgánicos (como el ácido glucónico y el ácido cítrico) para disolver los fosfatos insolubles en el suelo, y también liberan protones para acidificar el medio y convierten el fósforo no disponible en formas disponibles como ortofosfatos, que sí son asimilables por las plantas.
Los ácidos orgánicos también favorecen la formación de complejos estables con Fe y Al, y permiten incrementar la disponibilidad de Fe, Zn y Mn por la quelación de estos micronutrientes.
Disolución de potasio
La deficiencia de potasio produce un menor crecimiento, raíces poco desarrolladas, baja producción de semillas, y por ende, un menor rendimiento de los cultivos.
Muchos microorganismos biofertilizantes tienen la capacidad de disolver potasio al igual que lo realizan con el fósforo, mediante mecanismos similares como la producción de ácidos orgánicos, y así permitir la liberación de K a partir de minerales como los feldespatos.
Otros mecanismos bacterianos que permiten la disolución de K son la acidificación, la producción de polisacáridos, producción de sideróforos, formación de complejos quelantes de Si, Al, Fe y Ca asociados con minerales potásicos, la inmovilización de K dentro de la biomasa microbiana, y el desplazamiento de cationes gracias a la liberación de protones al suelo.
Captura de hierro
El hierro es un nutriente importante que actúa como cofactor de muchos procesos enzimáticos como la fotosíntesis y la fijación de nitrógeno, entre otros.
Algunos microorganismos del suelo pueden sintetizar quelantes o siderórofos orgánicos, que capturan el hierro insoluble y facilitan su absorción por parte de la planta para que luego esta pueda reducirlo dentro de sus células vegetales. Algunos sideróforos son la pioverdina y el citrato.
Los microorganismos que producen quelantes de hierro también ayudan a la supresión de enfermedades en el suelo gracias a que reducen la disponibilidad de este elemento a los fitopatógenos.
Producción de fitohormonas
Muchos biofertilizantes pueden sintetizar hormonas vegetales que actúan en bajas concentraciones y que pueden estimular el desarrollo de las plantas. Las fitohormonas que comúnmente producen los microorganismos son las auxinas, las giberelinas, el etileno, las citoquininas, y el ácido abscísico.
Estudios realizados en diversos cultivos
A nivel mundial se han realizado innumerables investigaciones dentro de las que destacan las evaluaciones de microorganismos sobre cultivos como trigo, maíz, soja, lechuga, pimentón, tomate, Vigna sp., café, cacao, entre otros.
Lo más importante de estos estudios, es que aseguran que con la aplicación de los biofertilizantes se pueden obtener plántulas más vigorosas, incrementar la producción del cultivo, o mantener esta igual que si se utilizara el 100% de fertilizantes inorgánicos. Además se ha logrado reducir la dosis de fertilizantes químicos que se utilizan hasta en un 75% a 50%. De esta forma se reducen los gastos de producción, y además se protege al medio ambiente de la contaminación producida por la aplicación exagerada de químicos.
Los estudios sobre biofertilizantes se incrementan cada día, tal como la competencia en la industria agrícola por la formulación de nuevos fertilizantes.
Algunos biofertilizantes disponibles en el mercado agrícola
Cada biofertilizante es formulado y distribuido por una empresa particular. En Argentina por ejemplo se producen biofertilizantes como Rizofos Liqtrigo pre-inoculado, Rizofos Liqmaíz pre-inoculado, Signum bio-inductor, Rizoliq Top, y son distribuidos por la empresa Rizobacter, la cual, luego de estudios pertinentes formuló estos productos por sus propiedades como disolventes de fósforo y potenciadores de la fijación biológica del nitrógeno. En otros países como Colombia, México, Brasil, y otros, también se formulan biofertilizantes los cuales ya son comercializados.
Los mencionados a continuación están dirigidos a controlar ciertos patógenos. En Chile por ejemplo, se produce el Agrogall 30 (Agrobacterium radiobacter), en India Biosubtilin (B. subtilis), Suráfrica Avogreen (B. subtilis), en Brasil Biosafe (B. subtilis), en Japón Ecoshot (B. subtilis), en Colombia Botrycid (Burkholderia cepacia), en USA Actinovate SP (Streptomyces lydicus), en España Botrybel (B. velezensis), entre otros.
Otros aspectos relevantes
Un detalle importante de los biofertilizantes, es que comúnmente se les confunde con los microorganismos eficientes (EM), debido a la acción “biofertilizante” que pueden presentar estos últimos. Sin embargo, desde el punto de vista conceptual, de preparación, y de aplicabilidad son diferentes.
Lo mismo ocurre con el tema Rhizobium-leguminosa, y las micorrizas, ya que a pesar de ofrecer de cierta forma una aplicación como “biofertilizantes”, su origen, acción biológica, preparación, y aplicabilidad, también difieren de los MPCV. No obstante, todas estas estrategias y/o herramientas forman parte de la agroecología.
Finalmente, los biofertilizantes no solo son benéficos por incrementar los nutrientes disponibles para las plantas, sino que, a través de otros mecanismos indirectos, ofrecen una acción biocontroladora de enfermedades a las plantas y que también son tema de estudio. Algunos de ellos también pueden ser usados como biorremediadores del suelo. Los principales mecanismos que ofrecen mayor salud a las plantas son: la producción de sideróforos, la producción de antibióticos, el antagonismo, la resistencia sistémica inducida, y una mayor competencia en la captura de nutrientes que los microorganismos fitopatógenos e incluso que los autóctonos, siendo cada uno de estos mecanismos un mundo que cada día se explora más a través de estudios científicos.
Referencias
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- Blanco, E.L., Y. Castro, A. Olivo, R. Skwierinski, y F. Moronta Barrios. 2018. Germinación y crecimiento de plántulas de pimentón y lechuga inoculadas con rizobios e identificación molecular de las cepas. Bioagro 30(3): 207-218. https://www.researchgate.net/publication/327345459_.
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- Parvatha Reddy, P. 2014. Plant Growth Promoting Rhizobacteria for Horticultural Crop Protection. Springer India. 310 p.
- Rizobacter-Argentina. rizobacter.com.ar